CA: 4 MQs amb resolució (2017)

Examen Catalán
Universidad Universidad Politécnica de Cataluña (UPC)
Grado Ingeniería de Aeronavegación - 3º curso
Asignatura Comunicacions aeronàutiques
Año del apunte 2017
Páginas 26
Fecha de subida 14/06/2017
Descargas 5
Subido por

Descripción

FQ11-12, MQ12-13, FQ13-14 i MQ 14-15 (amb solució i resolució comentada), 26 pàgines

Vista previa del texto

Comunicacions Aeronàutiques Correcció exàmens Part II Jordi Ventura Juny 2017 1 FQ 11-12 1. Se tiene un enlace de comunicaciones entre el centro de emisores y el centro de control que transmite datos a 10 Mbps con modulación BPSK. Otros parámetros del sistema son: frecuencia portadora 8 GHz, ganancia antena de transmisión y recepción 30 dB cada una, distancia entre antenas 40 km, potencia transmitida 20 dBm y relación señal a ruido 13 dB. En el diseño se desea dejar un margen de protección (margen de fading) de 20 dB. Calcular cuánto debe valer el factor de ruido del receptor.
Com que la SNR és: SN R = Pt · Gt · Gr · λ2 2 (4 π R) · F · Mf · k · T0 · B Sent k = 1.38 · 10−23 J/K i T0 = 290 K. El valor de la longitud d’ona λ és: c 3 · 108 = = 0.0375 m f 8 · 109 El valor de l’ample de banda el trobem amb la velocitat de transmissió. Com que la modulació és BPSK, s’utilitza 1 bit per símbol. En aquest cas, doncs, B = 10 M Hz Podem aïllar el valor de F : Pt · Gt · Gr · λ2 0.1 · 10002 · 0.03752 F = = = 7 = 8.4 dB 2 2 (4 π R) · B · Mf · k · T0 · S/R (4 π 40000) · 107 · 102 · 1.38 · 10−23 · 290 · 101.3 λ= El valor que més s’aproxima és el de 9 dB.
2. La máxima separación entre dos aeronaves en altitud de crucero (suponer 10 km) para la cual hay visibilidad directa (LOS) en las peores condiciones de propagación, es: Les pitjors condicions de propagació es donen quan k = 2. La separació màxima serà de: 1 d=2· √ RT · h · 2 · K = 2 · √ 6378 · 103 · 104 · 2 · 0.6 = 553 km La distància és d’aproximadament 550 km.
3. Repitiendo los cálculos del problema anterior considerando ahora atmósfera estándar.
Per atmosfera estàndard tindrem que k = 4/3: d=2· √ RT · h · 2 · K = 2 · 6378 · 103 · 104 · 2 · 4/3 = 824.8 km En tenir un nou valor de k, la distància a l’horitzó augmenta respecte al cas anterior.
4. En un sistema de comunicaciones aeronáuticas limitado por interferencias Totes les respostes són correctes ja que sempre es compleix: SN R > CIR; PI >> PN ; SIN R ≈ CIR A més (en aquest no es demana), SIN R CIR 5. La atenuación por lluvia Es pot considerar negligible en les freqüènices assignades al servei aeronàutic terra-aire. Sçi que té un efecte en el dimensionament d’un enllaç via satèl·lit perquè les freqüències són superiors als 1-6 GHz. És a partir d’aquestes freqüències de portadora que la pluja té un efecte.
6. Considera un enlace TDMA, capaz de servir simultáneamente a 4 aeronaves, con una longitud de trama de 10 ms, y una eficiencia del 50%. Si la velocidad de generación de datos por usuario es de 32 kbps, la velocidad de transmisión de datos sobre el canal será de: En aquest cas, la longitud de la tema és una dada que no aporta res, ja que tampoc sabem quant ocupa cada trama. Per trobar el valor de la velocitat de transmissió sobre el canal, el que s’ha de fer és multiplicar la velocitat d’un dels emissors, pel nombre d’aeronaus i dividir per l’eficiència. En haver-hi una eficiència del 50%, caldrà una velocitat el doble de gran, ja que la meitat de l’ample de banda serà perdut per aquesta baixa eficiència. El resultat és el següent: rb, canal = rb · n 32 · 103 · 4 = = 256 kbps η 0.5 7. Calcular la C/No del enlace ascendente entre una estación móvil aeronáutica y un satélite, que posee las características siguientes: Señal transmitida QPSK a 64 kbps PIRE=51 dBm Frecuencia portadora 6 GHz G/T satélite -13 dB/ºK Distancia entre equipos 41680 km Atenuación gases 1 dB El valor de C/N0 es troba amb l’expressió: 2 GR TOP C/N = PT GT λ 4πd 2 1 kL Sent PT GT = P IRE, es té: 2.1 C/N = 10 · 10 −1.3 3 · 108 /6 · 109 4 π · 41680 · 103 · 2 · 1 = 3309.7 Hz = 35.2 dBHz 1.38 · 10−23 · 100.1 8. Considérese un sistema de comunicaciones tierra aire bidireccional con acceso múltiple FDMA.
Calcular el ancho de banda total necesario (incluyendo UL y DL) si el sistema necesita dar servicio simultáneo a 14 usuarios que utilizan modulación 8PSK a 480 kbps. Considerar que un 10% de la banda se invierte en bandas de guarda entre canales.
La modulació 8PSK usa 3 bits per cada símbol, per tant, per saber l’ample de banda d’un usuari: B ≈ rs = rb 480 = = 160 kHz n 3 L’ample de banda total serà: Btot = 14 · 2 · 160 · 103 · 1.1 = 4.9 M Hz ≈ 5 M Hz 9. Si para cubrir un sector aeronáutico es necesario utilizar varios centros de control remotos mediante la técnica de frecuencias desplazadas: Els centres de control remot envien la mateixa senyal en el mateix canal però amb portadores lleugerament diferents (pocs kHz), seleccionant-se la millor de manera automàtica en l’aeronau.
10. de variación del índice de refracción atmosférico que provocan un fenómeno de propagación por conductos...
Es tindran abastos molt superiors als inicialment calculats, acompanyats d’esvaïments significatius en l’equip receptor.
11. En un sistema de comunicaciones con acceso múltiple CDMA, si la ganancia de procesado es de 30 dB y la velocidad de transmisión de información es de 30 kbps, la velocidad sobre el canal será de: Per la definició del guany de processat, sabem que: Gp = rc rb On Gp està en escala lineal i rc és l’ample de banda ocupat. rb és la taxa bruta en símbols per segon o bauds: rc = rb · Gp = 30 · 103 · 103 = 30 M chips/s 3 12. Cuál de las siguientes afirmaciones es CIERTA, para un sistema de comunicaciones por satélite geoestacionario: La pluja provoca una reducció del CN ascendent proporcional a l’atenuació per pluja (en uplink no en downlink). A més, la freqüència que s’utilitza de pujada és més gran que la de baixada (i no al revés).
13. En la evolución del VDLM2 al VDLM3...
Amb el mode VDLM3 es poden establir comunicacions punt-multipunt.
No es produeix cap canvi en l’ample de banda dels canals. El CSMA s’utilitza en el VDLM1 i VDLM2, en el VDLM3 s’utilitza el TDMA. La velocitat de transmissió és igual que la del VDLM2.
Quan baixa és de VDLM3 a VDLM4.
14. Al respecto del modo VDLM4, indicar que afirmación es CIERTA: Totes les respostes són correctes. Usa una freqüència ad hoc, compleix els requisits necessaris per ATC i s’ultilitza en sistemes ADS-C per transmetre periòdicament informació sobre les aeronaus.
15. En un sistema de comunicaciones en el que se mide una relación señal a ruido térmico (SNR) de 20 dB y una relación señal a ruido interferente (CIR) de 10 dB, la relación señal a ruido total será Calculem la relació senyal a soroll total com: SIN R = 1 1 1 + SN R CIR = 1 1 1 + 2 10 10 = 9.1 = 9.6 dB El valor obtingut és molt més proper al CIR que al SNR.
16. En un enlace T/A digital cuando la potencia media de señal recibida es de -85 dBm, se mide una relación señal a ruido de 15 dB. Posteriormente se detecta una señal interferente cocanal a la entrada del receptor con un nivel de -100 dBm. Calcular el nivel de CIR (Carrier to Interference Ratio) y la degradación que esta señal produce en la relación señal a ruido.
Calculem el valor del CIR com: CIR(dB) = Pr (dBm) − PI (dBm) = −85 − (−100) = 15 dB D’altra banda, per saber la degradació que hi ha hagut necessitem calcular el nou valor de SNR: SIN R = 1 1 = = 15.8 = 12 dB 1 1 1 1 + + SN R CIR 101.5 101.5 La degradació és la diferència entre la SNR original i aquest valor, que és 3dB.
17. En la banda de comunicacions aeronáuticas T-A 117.975 MHz a 137 MHz 4 El nombre de canals tèorics de 8.33 kHz i 25 kHz és 760 i 2280 respectivament, però s’han de tenir en compte també els canals de guàrdia, de separació entre dos canals. Per tant, el nombre total de canals és sempre més petit.
5 2 MQ 12/13 1. Se tiene un enlace de comunicaciones entre el centro de emisores y el centro de control que transmite datos con modulación BPSK. Otros parámetros del sistema son: frecuencia portadora 8 GHz, distancia entre antenas 40 km, potencia transmitida 20 dBm, relación señal a ruido 13 dB, Factor de Ruido del receptor de 8.9 dB y ganancia de cada antena 30 dB. En el diseño se desea dejar un margen de protección (margen de fading) de 20 dB. Calcular cuál es la velocidad de transmisión máxima tolerada.
Com que la SNR és: SN R = Pt · Gt · Gr · λ2 2 (4 π R) · F · Mf · k · T0 · B Sent k = 1.38 · 10−23 J/K i T0 = 290 K. El valor de la longitud d’ona λ és: λ= c 3 · 108 = = 0.0375 m f 8 · 109 Podem aïllar el valor de B: B= Pt · Gt · Gr · λ2 2 (4 π R) · F · Mf · k · T0 · S/R = 0.1 · 10002 · 0.03752 2 (4 π 40000) · 100.89 · 102 · 1.38 · 10−23 · 290 · 101.3 = 9 M Hz Com que la modulació és BPSK, hi ha un bit per cada símbol i aquest és directament el valor en Mbps. El valor és aproximadament 10 Mbps.
2. La máxima separación entre dos aeronaves en altitud de crucero (suponer 10 km) para la cual hay visibilidad directa (LOS) en atmósfera estándar, es: La distància que hi haurà entre un dels avions i l’horitzó serà la següent: √ d = h · R0 · 2 K Sent la h la diferència en alçada entre els dos punts, R0 el radi de la Terra i K el paràmetre, que en aquest cas és 4/3 (atmosfera estàndard. La distància queda: d= 104 · 6.378 · 106 · 2 · 4/3 = 412.4 km La distància entre els dos avions serà dos cops aquesta distància: dtot = 2 · d = 824.9 km 3. Manteniendo la altitud anterior, se observa que con una separación de 1000 km hay LOS entre las dos aeronaves: En aquest cas, la semidistància entre els avions (d) serà 500 km i el valor de k es podrà obtenint aïllant-lo de l’expressió anterior: 6 2 d2 500 · 103 = 1.96 > 4/3 k= = 2 · h · R0 2 · 104 · 6.378 · 106 La resposta correcta és, per tant, que el valor de K és superior al de l’atmosfera estàndard.
4. En un sistema de comunicaciones aeronáuticas limitado por interferencias Totes les respostes són correctes ja que sempre es compleix: SN R > CIR; SIN R ≈ CIR PI >> PN ; A més (en aquest no es demana), SIN R CIR 5. La atenuación por lluvia Es pot considerar negligible en les freqüènices assignades al servei aeronàutic terra-aire. Sí que té un efecte en el dimensionament d’un enllaç via satèl·lit perquè les freqüències són superiors als 1-6 GHz. És a partir d’aquestes freqüències de portadora que la pluja té un efecte.
6. Considera un enlace TDMA, capaz de servir simultáneamente a 4 aeronaves, con una longitud de trama de 10 ms, y una eficiencia del 50%. Si la velocidad de generación de datos por usuario es de 32 kbps, la velocidad de transmisión de datos sobre el canal será de: En aquest cas, la longitud de la tema és una dada que no aporta res, ja que tampoc sabem quant ocupa cada trama. Per trobar el valor de la velocitat de transmissió sobre el canal, el que s’ha de fer és multiplicar la velocitat d’un dels emissors, pel nombre d’aeronaus i dividir per l’eficiència. En haver-hi una eficiència del 50%, caldrà una velocitat el doble de gran, ja que la meitat de l’ample de banda serà perdut per aquesta baixa eficiència. El resultat és el següent: rb, canal = rb · n 32 · 103 · 4 = = 256 kbps η 0.5 7. Calcular la C/No del enlace ascendente entre una estación móvil aeronáutica y un satélite, que posee las características siguientes: Señal transmitida QPSK a 64 kbps PIRE=56 dBm Frecuencia portadora 6 GHz G/T satélite -13 dB/ºK Distancia entre equipos 41680 km Atenuación gases 1 dB El valor de C/N0 es troba amb l’expressió: C/N = PT GT GR TOP Sent PT GT = P IRE, es té: 7 λ 4πd 2 1 kL 2.6 C/N = 10 · 10 −1.3 · 3 · 108 /9 · 109 4 π · 41680 · 103 2 · 1 1.38 · 10−23 · 100.1 = 10466 Hz = 40.2 dBHz 8. Calcular la C/No del enlace descendente entre un satélite y una estación móvil aeronáutica, que posee las características siguientes: PIREsat=20 dBW Frecuencia portadora 1.45 GHz G/T terminal -21 dB/ºK Distancia entre equipos 22217 NM Pérdidas adicionales (gases, etc.) 1 dB Es fa el mateix que en l’exercici anterior: GR TOP C/N = P IRE 3 · 108 /1.45 · 109 4 π 22217 · 1852 C/N = 102 · 10−2.1 2 λ 4πd 2 1 kL 1 = 7320.7 Hz = 38.6 dBHz 1.38 · 10−23 100.1 9. Con los dos resultados anteriores, la C/N total del sistema de comunicaciones por satélite será: Els dos resultats anteriors són: C N C N = 10466 Hz; u = 7320.7 Hz d La suma de les dues C/N es fa en paral·lel, és a dir: C/Ntot = C/Nu ||C/Nd = C/Nu · C/Nd 10466 · 7320.7 = 4307.6 Hz = 36 dBHz = C/Nu + C/Nd 10466 + 7320.7 10. Considérese un sistema de comunicaciones tierra aire bidireccional con acceso múltiple FDMA.
Calcular el ancho de banda total necesario (incluyendo UL y DL) si el sistema necesita dar servicio simultáneo a 14 usuarios que utilizan modulación 8PSK a 480 kbps. Considerar que un 10% de la banda se invierte en bandas de guarda entre canales.
El ritme de símbols de la senyal, tenint en compte que és 8PSK (3 bits per símbol), és de : B ≈ rs = rb 480 = = 160 kHz n 3 L’ample de banda total tindrà en compte el nombre d’usuaris, el fet que sigui d’anada i tornada i la banda de guàrdia: Btot = 2 · 14 · 160 · 1.1 = 4928 kbps El resultat és d’aproximadament 5 MHz.
11. Un sistema FDMA/TDMA con duplexado FDD se ha diseñado con cuatro slots por subportadora y con un ancho de banda por subportadora de 200 KHz. Para disponer de un total de 40 8 radiocanales necesita un ancho de banda total de El nombre de subportadores que es necessitaran ve donat pel nombre de radiocanals necessaris (40) entre el nombre de slots que pot tenir cada subportadora (4). D’aquesta manera en resulten 10 subportadores. Però això només és d’anada. Si es té en compte emissió i recepció, el nombre de portadores és 20. L’ample de banda total és el producte entre el número de subportadores i l’ample de banda de cada subportadora: Btot = n · B = 20 · 200 103 = 4 M Hz 12. Si para cubrir un sector aeronáutico es necesario utilizar varios centros de control remotos mediante la técnica de frecuencias desplazadas: Els centres de control remot envien la mateixa senyal en el mateix canal però amb portadores lleugerament diferents (pocs kHz), seleccionant-se la millor de manera automàtica en l’aeronau.
13. Variaciones anómalas del índice de refracción atmosférico que provocan un fenómeno de propagación por conductos...
Es tindran abastos molt superiors als inicialment calculats, acompanyats d’esvaïments significatius en l’equip receptor.
14. En un sistema CDMA con ganancia de procesado de 20 dB y ancho de banda de 5 MHz, las señales moduladas en 16QAM y utilizando un código corrector de errores de tasa ½ se transmiten a una tasa neta de: Per la definició del guany de processat, sabem que: Gp = rc rb On Gp està en escala lineal i rc és l’ample de banda ocupat. rb és la taxa bruta en símbols per segon o bauds: rb = és: rc = 5 · 104 buad 102 Com que la modulació 16PSK utilitza 4 bits per símbol, es té que la taxa neta de bits per segon rb, neta = 5 · 104 4 bits 1 · = 105 = 100 kbps 1 sym 2 15. Se desea diseñar un sistema CDMA con una probabilidad de error en el bit Pb=10-3. Si el sistema debe tener una ganancia de procesado de 30 dB y debe admitir 100 usuarios, calcular cual debe ser el valor de la Eb/No necesaria (Energia de bit/densidad espectral de ruido térmico). Se sabe que 10−3 = 0.5erf c(2.2) 9 Sabem que aquest valor de 2.2 correspondrà a N0 /Eb +(M −1)/Gp , ja que en CDMA es compleix que: Pb = 0.5 · erf c N0 (M − 1) + Eb Gp −1/2 Per tant, el valor de N0 /Eb és: N0 M −1 99 = 2.2−2 − = 2.2−2 − 3 = 0.10761 Eb Gp 10 Però se’ns demana el valor de Eb /N0 , així que hem de buscar l’invers: Eb = N0 N0 Eb −1 = 0.10761−1 = 9.293 = 9.68 dB 16. Cuál de las siguientes afirmaciones es CIERTA, para un sistema de comunicaciones por satélite geoestacionario: La pluja provoca una reducció del CN ascendent proporcional a l’atenuació per pluja (en uplink no en downlink). A més, la freqüència que s’utilitza de pujada és més gran que la de baixada (i no al revés).
17. En la evolución del VDLM2 al VDLM3...
Amb el mode VDLM3 es poden establir comunicacions punt-multipunt.
No es produeix cap canvi en l’ample de banda dels canals. El CSMA s’utilitza en el VDLM1 i VDLM2, en el VDLM3 s’utilitza el TDMA. La velocitat de transmissió és igual que la del VDLM2.
Quan baixa és de VDLM3 a VDLM4.
18. Al respecto del modo VDLM4, indicar que afirmación es FALSA: És fals que hi hagi una banda de freqüències reservades per fer vigilància. El mode VDLM4a vigilància, però usant la mateixa banda de freqüències.
19. En un sistema de comunicaciones en el que se mide una relación señal a ruido térmico (SNR) de 20 dB y una relación señal a ruido interferente (CIR) de 10 dB, la relación señal a ruido total será Calculem la nova relació de senyal a soroll d’interferència (SIN R) com: SIN R = 1 1 1 + SN R CIR = 1 1 1 + 102 10 10 = 9.1 = 9.58 dB El resultat és molt més proper al de CIR que al de SN R.
20. En un enlace T/A digital cuando la potencia media de señal recibida es de -85 dBm, se mide una relación señal a ruido de 25 dB. Posteriormente se detecta una señal interferente cocanal a la entrada del receptor con un nivel de -95 dBm. Calcular el nivel de CIR (Carrier to Interference Ratio) y la degradación que esta señal produce en la relación señal a ruido.
La CIR serà el quocient entre la portadora i la senyal interferent: CIR = 10−8.5 = 10 = 10 dB 10−9.5 D’altra banda, la nova SINR serà: SIN R = 1 1 1 + SN R CIR = 1 1 1 + 102.5 10 = 9.69 = 9.86 dB Això fa que la degradació entre la SNR anterior i la d’ara sigui: deg = SN R − SIN R = 25 − 9.86 = 15.13 dB 21. Sabiendo que la banda de frecuencias asignada al servicio móvil aeronáutico es de 118 MHz a 136 MHz y que los enlaces en dicha banda operan en modo simplex con un ancho de banda de 25 kHz o bien 8.33 kHz, calcular el número máximo de canales disponible si se considera que el primer y el último canal de 25 KHz son de guarda y no se utilizan como medida de protección frente a interferencias.
L’ample de banda total serà la resta entre la frqüència màxima i la mínima menys els dos canals de guàrdia: Btot = 136 M Hz − 118 M Hz − 2 · 25 kHz = 17.95 M Hz = 17950 kHz Si volem saber el nombre màxim de canals, agafarem els canals més estrets, de 8.33 kHz. El total de canals serà: n= 17950 kHz = 2154 canals 8.33 kHz 22. Si a nivel europeo se dispone de unos 10000 estaciones de tierra, calcular cual debería ser el reuso de frecuencias medio para garantizar que cada estación dispone como mínimo de un canal.
Utilizar los datos que se consideren necesarios de la pregunta anterior.
Per saber en quantes estacions de mitjana s’utilitzarà la mateixa freqüència el que es fa és dividir el nombre d’estacions entre el nombre de canals, obtingut en l’exercici anterior: #estacions 104 = = 4.64 #canals 2154 11 Com que si cada freqüència és usada en 4 estacions encara hi haurà estacions sense freqüència, el valor que hem d’agafar és el de 5. Cada portadora s’ha d’utilitzar unes 5 vegades.
23. Supongamos un sistema de comunicaciones aeronáuticas basado en acceso OFDM en el que se dispone de un ancho de banda de 20 MHz con subportadoras separadas 15 kHz. Si los recursos se reparten por igual entre 10 usuarios que transmiten a 64QAM, la velocidad de transmisión por usuario será: Sabem que el canal de 20 M Hz contindrà 10 vegades l’ample de banda de cada usuari (Bu ) més la separació de 15 kHz. La taxa de símbols per segon és: rsym ≈ Bu = B 20 · 106 − 15 kHz = − 15 · 103 = 1.985 kbaud #usuaris 10 Aquesta és la taxa de símbols per segon. Si tenim en compte que en la modulació 64QAM s’utilitzen 6 bits per símbol, llavors la velocitat de transmissió és: rb = rsym · n = 1.985 · 6 = 11.91 kbps ≈ 12 kbps 24. El sistema TETRA que se utiliza para comunicaciones aeroportuarias es: Totes les opcions són correctes: utilitza canals d’ample de banda igual a 25 kHz, multiplexa en temps i freqüència (TDMA i FDMA) en 4 slots temporals i permet trucades de grup i establir prioritat.
25. Se desea establecer un enlace entre los puntos A y B de la figura: Figure 1 Aplicarem la fórmula: H ≥ 0.6 r1 + d1 · d2 2 R0 1 1 − K2 K1 on K1 serà ∞ (sempre és així) i K2 = 0.6. Primer busquem el valor de r1 : rn = nλ d1 d2 = d1 + d2 3 · 108 12 · 103 · 8 · 103 = 14.34 m 7 · 109 12 · 103 + 8 · 103 12 El resultat, doncs, serà de: H ≥ 0.6 · 14.34 + 12 · 103 · 8 · 103 1 = 21.12 m 2 · 6378 · 103 0.6 Aquesta altura és la que ha d’haver entre l’obstacle i el raig. L’increment d’altura (∆h) en el punt B compleix: (480 + ∆h) − 800 m 12 · 103 + 8 · 103 ∆h = 22 m H = 21.12 + hobst = 800 + 13 3 FQ 13/14 1. Se tiene un enlace de comunicaciones entre el centro de emisores y el centro de control que transmite datos con modulación QPSK. Otros parámetros del sistema son: frecuencia portadora 8 GHz, distancia entre antenas 40 km, potencia transmitida 20 dBm, relación señal a ruido 13 dB, Factor de Ruido del receptor de 8.9 dB, ganancia de cada antena 32 dB, pérdidas en acopladores de transmisión 2 dB y pérdidas en acopladores de recepción 2 dB. En el diseño se desea dejar un margen de protección (margen de fading) de 20 dB. Calcular cuál es la velocidad de transmisión máxima tolerada.
Com que la SNR és: SN R = Pt · Gt · Gr · λ2 2 (4 π R) · F · Mf · k · T0 · B · L Sent k = 1.38 · 10−23 J/K i T0 = 290 K. El valor de la longitud d’ona λ és: λ= c 3 · 108 = = 0.0375 m f 8 · 109 Podem aïllar el valor de B com: B= B= Pt · Gt · Gr · λ2 2 (4 π R) · F · Mf · k · T0 · S/R · L 0.1 · 103.2 2 · 0.03752 2 (4 π 40000) · 100.89 · 102 · 1.38 · 10−23 · 290 · 101.3 · 100.4 = 9 M Hz Com que la modulació és QPSK, hi ha 2 bits per cada símbol i tenim: rb = rsym · n = 9 · 106 · 2 = 18 M bps ≈ 20 M bps 2. Calcular para que valor de K se tiene que la máxima separación entre dos aeronaves en altitud de crucero (suponer 10 km) para la cual hay visibilidad directa (LOS) es de 825km: La semidistància màxima (d/2) entre dos avions és: √ d/2 = RT · h · 2 · k Aïllant K, tenim que: 2 2 K= (d/2) 835 · 103 /2 = = 1.3333 = 4/3 2 · RT · h 2 · 6378 · 103 · 104 El valor de k = 4/3 correspon a l’atmosfera estàndard.
3. Manteniendo la altitud anterior, se observa que con una separación de 700 km no hay LOS entre las dos aeronaves: En aquest cas, aïllarem la k. El seu valor serà: 14 2 2 (d/2) 350 · 103 = 0.96 ≈ 1 k= = 2 · RT · h 2 · 6378 · 103 · 104 Respecte el cas anterior, el valor de k és inferior al de l’apartat anterior.
4. En un sistema de comunicaciones aeronáuticas limitado por interferencias La relació senyal a soroll global serà lleugerament inferior a la relació senyal a soroll interferent, és a dir: SIN R CIR Les altres opcions es descarten per les següents condicions: SN R > CIR; SIN R ≈ CIR PI >> PN ; 5. En el cálculo de la atenuación por lluvia Afecta només a freqüències portadores superiors de 1 GHz, de fet, superiors a 6 GHz. L’atenuació específica és dependent de la freqüència portadora, els paràmetres K i α depenen tant de la freqüència com de la polarització i es consulten en taules. La banda aeronàutica no es veu afectada per la pluja.
6. Considera un enlace TDMA, capaz de servir simultáneamente a 4 aeronaves, con una longitud de trama de 10 ms. Si la velocidad de generación de datos por usuario es de 32 kbps y la velocidad de transmisión de datos sobre el canal de 200 kbps, la eficiencia es: Els 4 usuaris emetent alhora en el canal generarien un flux que aniria a una velocitat de: rb = 4 · 32 = 128 kbps Això, respecte la capacitat màxima representa un eficiència de: η= 128 = 64% 200 7. Calcular la C/No del enlace ascendente entre una estación móvil aeronáutica y un satélite, que posee las características siguientes: Señal transmitida 16QAM a 64 kbps PIRE=50 dBW Frecuencia portadora 6 GHz G/T satélite -13 dB/ºK Distancia entre equipos 41680 km Atenuación gases 1 dB El valor de C/N0 es troba amb l’expressió: C/N = PT GT GR TOP λ 4πd 2 1 kBL D’una banda, com que rb = n · B, podem trobar l’ample de banda B, amb n = 4 (64QAM) i rb = 64 kbps: 15 B= rb 64 · 103 = = 16 kbps n 4 Com que PT GT = P IRE, es té: C/N = 105 · 10−1.3 · 3 · 108 /6 · 109 4 π · 41680 · 103 2 · 1 = 164 = 22.1 dB 1.38 · 10−23 · 16 · 103 · 100.1 8. Calcular la C/No del enlace descendente entre un satélite y una estación móvil aeronáutica, que posee las características siguientes: PIREsat=20 dBW Frecuencia portadora 1.45 GHz G/T terminal -21 dB/ºK Distancia entre equipos 22217 NM Pérdidas adicionales (gases, etc.) 1 dB Es fa el mateix que en l’exercici anterior, però en aquest cas sense l’ample de banda, ja que no ens donen informació sobre la taxa de bits: GR TOP C/N = P IRE C/N = 102 · 10−2.1 3 · 108 /1.45 · 109 4 π 22217 · 1852 2 λ 4πd 2 1 kL 1 = 7320.7 Hz = 38.6 dBHz 1.38 · 10−23 100.1 9. Con los dos resultados anteriores, la C/N total del sistema de comunicaciones por satélite será (aproximadamente): En aquest cas en tenim un en dB i l’altre en dBHz. El primer el podem tenir en dBHz simplement multiplicant per l’ample de banda. El segon no el podem tenir en dB perquè no sabem l’ample de banda. El que farem serà trobar el primer en Hz: C/Nu (Hz) = C/Nu · B = 164 · 16 · 103 = 213200 Hz Ara el que fem és trobar el C/N total com: C/Ntot = 1 1 1 + 213200 7320.7 = 7325 Hz = 38.64 dBHz 10. Considérese un sistema de comunicaciones tierra aire bidireccional con acceso múltiple FDMA.
Calcular el ancho de banda total necesario (incluyendo UL y DL) si el sistema necesita dar servicio simultáneo a 12 usuarios que utilizan modulación 64QAM a 480 kbps. Considerar que un 15% de la banda se invierte en bandas de guarda entre canales.
L’ample de banda total tindrà en compte el 15% de bandes de guàrdia, els 12 usuaris, l’anada i tornada i que cada símbol conté 6 bits: Btot = 1.15 · 12 · 2 · 480 kbps 16 1 sym = 2.208 M Hz 6 bits 11. Un sistema FDMA/TDMA con duplexado FDD se ha diseñado con 8 slots por subportadora y con un ancho de banda por subportadora de 200 KHz. Para disponer de un total de 64 radiocanales necesita un ancho de banda total (UL+DL) de El nombre de subportadores que es necessitaran ve donat pel nombre de radiocanals necessaris (64) entre el nombre de slots que pot tenir cada subportadora (8). D’aquesta manera en resulten 8 subportadores. Però això només és d’anada. Si es té en compte emissió i recepció, el nombre de portadores és 16. L’ample de banda total és el producte entre el número de subportadores i l’ample de banda de cada subportadora: Btot = n · B = 16 · 200 103 = 3.2 M Hz 12. Si para cubrir un sector aeronáutico es necesario utilizar varios centros de control remotos mediante la técnica de frecuencias desplazadas: Els centres de control remot envien la mateixa senyal en el mateix canal però amb portadores lleugerament diferents (pocs kHz), seleccionant-se la millor de manera automàtica en l’aeronau.
13. Considerando propagación multicamino por reflexión en el suelo Poden aparèixer esvaïments molt forts que només es poden compensar mitjançant tècniques de diversitat. La senyal rebuda no sempre serà més gran a la d’espai lliure ja que també es poden sumar en contra-fase.
14. En un sistema CDMA con ganancia de procesado de 20 dB y ancho de banda de 5 MHz, las señales moduladas en BPSK y utilizando un código corrector de errores de tasa ½ se transmiten a una tasa neta de: Per la definició del guany de processat, sabem que: Gp = rc rb On Gp està en escala lineal i rc és l’ample de banda ocupat. rb és la tassa bruta en símbols per segon o bauds: rb = és: rc = 5 · 104 buad 102 Com que la modulació BPSK utilitza 1 bit per símbol, es té que la taxa neta de bits per segon rb, neta = 5 · 104 1 bit 1 · = 105 = 25 kbps 1 sym 2 15. Se desea diseñar un sistema CDMA con una probabilidad de error en el bit Pb = 10−3 . Si el sistema debe tener una ganancia de procesado de 30 dB y debe admitir 50 usuarios, calcular cual 17 debe ser el valor de la Eb/No necesaria (Energia de bit/densidad espectral de ruido térmico). Se sabe que 10−3 = 0.5erf c(2.2) Sabem que aquest valor de 2.2 correspondrà a N0 /Eb +(M −1)/Gp , ja que en CDMA es compleix que: Pb = 0.5 · erf c N0 (M − 1) + Eb Gp −1/2 Per tant, el valor de N0 /Eb és: N0 M −1 49 = 2.2−2 − = 2.2−2 − 3 = 0.1576 Eb Gp 10 Però se’ns demana el valor de Eb /N0 , així que hem de buscar l’invers: Eb = N0 N0 Eb −1 = 0.1576−1 = 6.345 = 8 dB 16. Cuál de las siguientes afirmaciones es CIERTA, para un sistema de comunicaciones por satélite geoestacionario: La pluja provoca una reducció del CN ascendent proporcional a l’atenuació per pluja (en uplink no en downlink). A més, la freqüència que s’utilitza de pujada és més gran que la de baixada (i no al revés).
17. En la evolución del VDLM2 al VDLM3...
Amb el mode VDLM3 es poden establir comunicacions punt-multipunt.
No es produeix cap canvi en l’ample de banda dels canals. El CSMA s’utilitza en el VDLM1 i VDLM2, en el VDLM3 s’utilitza el TDMA. La velocitat de transmissió és igual que la del VDLM2.
Quan baixa és de VDLM3 a VDLM4.
18. Al respecto del modo VDLM4, indicar que afirmación es FALSA: És fals que hi hagi una banda de freqüències reservades per fer vigilància. El mode VDLM4a vigilància, però usant la mateixa banda de freqüències.
19. En un sistema de comunicaciones ionosféricas Totes les opcions són correctes: la fiabilitat de l’enllaç és menor deguda la variabilitat de les condicions de propagació de la ionosfera; normalment es rebrà una millor senyal de nit que de dia i s’ha de transmetre una potència molt més gran per compensar la variabilitat del canal.
20. En un enlace T/A digital cuando la potencia media de señal recibida es de -85 dBm, se mide una relación señal a ruido de 20 dB. Posteriormente se detecta una señal interferente cocanal a la entrada del receptor con un nivel de -105 dBm. Calcular el nivel de CIR (Carrier to Interference 18 Ratio) y la degradación que esta señal produce en la relación señal a ruido.
La CIR serà la diferència en dB entre la portadora i la interferent: CIR = Pr − Pi = −85 − (−105) = 20 dB D’altra banda, la nova SINR serà: SIN R = 1 1 = = 50 = 17 dB 1 1 1 1 + + SN R CIR 102.5 10 Això fa que la degradació entre la SNR anterior i la d’ara sigui: deg = SN R − SIN R = 20 − 17 = 3 dB 21. Considerar la banda siguiente de frecuencias asignada al servicio móvil aeronáutico: de 118 MHz a 136 MHz y que los enlaces en dicha banda operan en modo simplex con un ancho de banda de 25 kHz o bien 8.33 kHz, calcular el número máximo de canales disponible si se considera que el primer y el último canal de 25 KHz son de guarda y no se utilizan como medida de protección frente a interferencias.
L’ample de banda total serà la resta entre la frqüència màxima i la mínima menys els dos canals de guàrdia: Btot = 136 M Hz − 118 M Hz − 2 · 25 kHz = 17.95 M Hz = 17950 kHz Si volem saber el nombre màxim de canals, agafarem els canals més estrets, de 8.33 kHz. El total de canals serà: n= 17950 kHz = 2154 canals 8.33 kHz 22. Si consideramos un área geográfica en la que hay 2500 estaciones terrestres, calcular cual debería ser el reuso de frecuencias medio para garantizar que cada estación dispone como mínimo de dos canales. Utilizar los datos que se consideren necesarios de la pregunta anterior.
El que es farà serà dividir el nombre de canals que es necessiten entre el nombre de canals disponibles. Es necessiten 2 canals per cadascuna de les 2500 estacions, sumant un total de 5000 canals. Es disposa de 2154 canals. Per tant, el nombre de vegades que s’usarà una freqüència serà, de mitjana: #nec.
5 · 103 = = 2.32 #disp.
2154 Com que si cada freqüència és usada en 2 estacions encara hi haurà estacions que no tindran les 2 freqüències, el valor que hem d’agafar és el de 3. Cada portadora s’ha d’utilitzar unes 3 vegades.
23. Supongamos un sistema que utiliza una técnica Frequency Hopping 19 Només el receptor que coneix el patró de salt pot recuperar la senyal transmesa. No només s’utilitza per encriptar la senyal, també aporta avantatges en resistència al soroll i a les interferències.
24. El sistema TETRA que se utiliza para comunicaciones aeroportuarias es: Totes les opcions són correctes: utilitza canals d’ample de banda igual a 25 kHz, multiplexa en temps i freqüència (TDMA i FDMA) en 4 slots temporals i permet trucades de grup i establir prioritat.
25. Se desea establecer un enlace entre los puntos A y B de la figura: Figure 2 Aplicarem la fórmula: H ≥ 0.6 r1 + d1 · d2 2 R0 1 1 − K2 K1 on K1 serà ∞ (sempre és així) i K2 = 0.6. Primer busquem el valor de r1 : rn = nλ d1 d2 = d1 + d2 3 · 108 12 · 103 · 8 · 103 = 14.34 m 7 · 109 12 · 103 + 8 · 103 El resultat, doncs, serà de: H ≥ 0.6 · 14.34 + 12 · 103 · 8 · 103 1 = 21.12 m 2 · 6378 · 103 0.6 Aquesta altura és la que ha d’haver entre l’obstacle i el raig. L’increment d’altura (∆h) en el punt B compleix: (480 + ∆h) − 800 m 12 · 103 + 8 · 103 ∆h = 22 m H = 21.12 + hobst = 800 + 20 4 MQ 14-15 QT 1. La sensibilidad de un receptor de tierra VDLm2 es -93 dBm mientras que la PIRE en la aeronave es de 39 dBm. Se diseña con un margen de protección frente a desvanecimientos de 10 dB. Trabajando a 120 MHz y suponiendo antenas de ganancia 0 dB, calcular la máxima distancia aire-tierra.
La potència rebuda mínima és: PR, min = P IRE · GR · λ2 (4 π d) F M Llavors la distància màxima: d= P IRE · 3 · 108 /120 · 106 2 PR, min · F M · (4 π) 2 = 250 km 2. Manteniendo los datos de la pregunta anterior y sabiendo que el receptor embarcado tiene una sensibilidad de -82 dBm, calcular la máxima distancia para la cual puede establecerse una comunicación aire-aire.
Com que la potència és inversament proporcional al quadrat de la distància, es compleix: PR1 · d21 = PR2 · d22 Llavors d2 : d2 = 10−6.3 2 · (250 · 103 ) = 70.46 km 10−5.2 3. Suponiendo que las dos aeronaves se hallan en altitud de crucero (10 km) calcular la máxima separación entre ellas para la cual hay visibilidad directa (LOS) en las peores condiciones de propagación En el pitjor dels casos, k = 0.6, llavors la distància és: √ √ d = 2 · RT · h · 2 · k = 2 · 6378 · 103 · 104 · 2 · 0.6 = 553 km 4. Si los cálculos anteriores se realizaran para atmósfera standard En aquest cas el valor de k és de 4/3: d=2· √ RT · h · 2 · k = 2 · 6378 · 103 · 104 · 2 · 4/3 = 825 km 5. Si el receptor de tierra de las preguntas anteriores tiene un factor de ruido de 3 dB, sabiendo que el VDLm2 utiliza modulación D8PSK a 31.5 kbps, cual es la probabilidad de error del sistema si la ecuación que define el BER en un canal multicamino es BER=1/SINR (en lineal) Com que no hi ha interferències el SINR és directament el SNR. El SNR val: 21 SN R = PR B · T0 · k · F En aquest cas l’ample de banda és el bit rate entre el nombre de bits per símbol, és a dir, 10.5 kHz. Llavors, el SNR és: SN R = 10−12.3 = 5978 = 37.7 dB Si el BER és l’invers de l’SNR, 10.5 · 103 · 290 · 1.38 · 10−23 · 100.3 llavors queda: BER = 1 1 = = 1.7 · 10−4 SN R 5978 6. Se detecta una interferencia por canal adyacente de -50 dBm a la entrada del receptor de tierra de las cuestiones anteriores. El filtro del receptor la atenuará 30 dB. Calcular el nuevo valor de probabilidad de error.
El CIR val: CIR = PR 10−9.3 = −5−3 = 5 · 10−2 PI 10 Calculem la nova SNR com: SIN R = 1 1 1 + SN R CIR = 1 1 1 + 5978 5 · 10−2 = 0.05 Aquest és el valor del SINR. El BER seria l’invers.
7. En la propagación por conductos Es tindran abastos superiors als inicialment companyats d’esvaïments en el receptor.
8. Considerando la aeronave en altitud de crucero y a 900 km/h. A una distancia de 250 km de la estación terrestre, la máxima frecuencia Doppler para el sistema VDLm3 es: La velocitat en m/s és de: v= 900 = 250 m/s 3.6 La freqüència Doppler associada a aquesta velocitat és (tenint en compte que la freqüència de la portadora és de 118 MHz): fD = 2·v · f0 = 98 ≈ 100 Hz c 9. Cuando se calcula la atenuación por lluvia: Totes les respostes són correctes: com més gran és la intensitat de la pluja, més petita la distància efectiva, es pot negligir per sistemes VDL (la freqüència és massa baixa) i s’ha d’incloure en el disseny de sistemes SATCOM, en què la freqüència és més alta.
22 10. En condiciones de atmósfera estándar El seu valor a nivell de mar és de 315. De fet, la seva expressió en funció de l’altura és: R = 314 − 40 h on h està expressat en km.
11. Si para cubrir un sector es necesario utilizar varios centros de control remotos mediante la técnica de frecuencias desplazadas Els centres de control remot envien la mateixa senyal en el mateix canal però amb portadores lleugerament diferents (pocs kHz), seleccionant-se la millor de manera automàtica en l’aeronau.
12. En la evolución del VDLm2 al VDLm3 Amb el mode VDLM3 es poden establir comunicacions punt-multipunt.
No es produeix cap canvi en l’ample de banda dels canals. El CSMA s’utilitza en el VDLM1 i VDLM2, en el VDLM3 s’utilitza el TDMA. La velocitat de transmissió és igual que la del VDLM2.
Quan baixa és de VDLM3 a VDLM4.
13. Indicar que afirmación es cierta para el VDLm4 Totes les respostes són correctes. Usa una freqüència ad hoc, compleix els requisits necessaris per ATC i s’ultilitza en sistemes ADS-C per transmetre periòdicament informació sobre les aeronaus.
14. En un sistema en el que se mide una relación señal a ruido térmico de 20 dB y una relación señal a ruido interferente de 10 dB, la relación señal a ruido total será: La SINR serà: SIN R = 1 1 1 + SN R CIR = 1 1 1 + 2 10 10 = 9.1 = 9.6 dB Com es pot veure, el seu valor és més proper al del CIR.
15. Considerar un sistema de comunicaciones con acceso FDMA y duplexado FDD, capaz de ofrecer comunicación simultánea a 14 aeronaves con modulación QPSK. Si el ancho de banda total asignado (incluyendo UL and DL) es 4.9 MHz con una eficiencia de 90%, calcular la máxima velocidad de transmisión.
L’ample de banda total serà: Btot = 1.1 · 2 · 14 · B1 L’ample de banda d’un usuari és: 23 B1 = 4.9 · 106 = 159 kHz 1.1 · 2 · 14 Com que QPSK són 2 bits per símbol, el resultat és 318 kHz.
16. El sistema VDL3 utiliza acceso TDMA, con tramas de duración 120 ms y con 4 slots por trama.
En el modo extendido solo se contemplan 3 slots. Obtener en este caso cual seria la distancia máxima aeronave-centro control sin necesidad de utilizar Time Advance Control.
En el primer cas cada slot durarà 30 ms, mentre que en el segon durarà 40 ms. Si agafem la diferència, podem trobar l’abast màxim com: R= t · c 10−2 · 3 · 108 = = 1500 km 2 2 En l’enunciat hi ha un error: l’opció 150 km hauria de ser 1500 km.
17. En un sistema de comunicaciones con acceso CDMA, si la ganancia de procesado es de 30 dB y la velocidad de transmisión de información de 30 kbps, la velocidad sobre el canal será de Per la definició del guany de processat, sabem que: Gp = rc rb On Gp està en escala lineal i rc és l’ample de banda ocupat. rb és la taxa bruta en símbols per segon o bauds: rc = rb · Gp = 30 · 103 · 103 = 30 M chips/s 18. El estándar militar JTIDs utiliza entrelazado y Saltos de Frecuencia.
Totes dues tècniques es basen en introduir un desordre controlat, en temps i freqüència, en els paquets transmesos.
19. Obtener la PIRE de la estación terrena de una comunicación mediante un satélite geoestacionario con los parámetros siguientes: Señal 16QAM at 64 kbps, frec. portadora 6 GHz Uplink C/N 22.1 dB Factor de Merito del satélite G/T -13 dB/ºK Distancia 41680 km Atenuación por gases 1 dB Sabem que: C/N = P IRE GR TOP λ 4πd 2 1 kLB on (tenint en compte que la modulació 16PSK usa 4 bits per símbol): λ= c 3 · 108 = = 0.05; f 6 · 109 B= 24 rb 64 · 103 = = 16 kHz n 4 Per tant: 2 2 P IRE = C/N · (4 π · d) · k L B 102.21 · 4 π · 41680 · 103 · 1.38 · 10−23 100.1 · 16 · 103 = 2 G/T · λ 10−1.3 · 0.052 20. Obtener la C/No del enlace descendente de un enlace mediante un satélite geoestacionario, cuando: PIREsat=20 dBW Portadora 1.45 GHz G/T factor de mérito -10 dB/ºK Distancia 41680 km Atenuación por gases 1 dB Sabem que: C/N0 = P IRE GR TOP λ 4πd 2 1 kL on: λ= 3 · 108 c = = 0.2069 f 1.45 · 109 Per tant: C/N0 = P IRE GR TOP λ 4πd 2 1 = 102 10−1 kL 49.5 dBHz 0.2069 4 π 41680 · 103 2 1 = 1.38 · 10−23 100.1 21. Comparando ambos valores de C/N de la preguntas anteriores (UL/DL) se puede concluir que: Totes les respostes són certes. Si es fa la suma en paral·lel de C/N0 i C/N , s’obtenen els valors globals: C/N = 7.5 dB; C/N0 = 49 dBHz Per al valor de C/Nd s’ha considerat el mateix ample de banda que en l’enllaç ascendent. A més, de teoria, sabem que el el que limita les prestacions és l’enllaç descendent.
22. Que afirmación es FALSE para un enlace SATCOM? És fals que no faci falta fer un handover quan es passa d’un feix a un altre perquè tots dos feixos es controlin des del satèl·lit.
23. En la banda de comunicacions aeronáuticas T-A 117.975 MHz a 137 MHz El nombre de canals tèorics de 8.33 kHz i 25 kHz és 760 i 2280 respectivament, però s’han de tenir en compte també els canals de guàrdia, de separació entre dos canals. Per tant, el nombre total de canals és sempre més petit.
24. En un sistema de comunicaciones ionosféricas És necessari transmetre un nivell de potència elevat per compensar la forta absorció i variabilitat d’algunes capes.
25 25. Cuál de las siguientes afirmaciones es CIERTA, para un sistema de comunicaciones por satélite geoestacionario: La pluja provoca una reducció del CN ascendent proporcional a l’atenuació per pluja (en uplink no en downlink). A més, la freqüència que s’utilitza de pujada és més gran que la de baixada (i no al revés).
26 ...

Comprar Previsualizar